oficina arduino - vi forum de tecnologia de software livre
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Oficina Arduíno, apresentada no VI Fórum de Tecnologia em Software Livre, realizado na Universidade Tecnológica Federal do Parana, Curitiba.TRANSCRIPT
VI Fórum de Tecnologia
de Software Livre.
Introdução
ao
Samir Marques Teixeira
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Samir Marques Teixeira
✔Tecnólogo em Gestão da Produção.
✔Graduando em Ciência da Computação.
✔Técnico em Eletrônica.
✔Things Hacker Team Member.
✔Charqueada-SP.
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Samir Marques TeixeiraContatos
E-mail:
Sites:
www.facebook.com/thingshackerteam
http://thingshackerteam.blogspot.com.br/
http://www.meetup.com/THT-Things-Hacker-Team/
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Things Hacker Team
Grupo de estudos voltado para a área de eletrônica, robótica, Android,
Arduíno, Raspberry Pi, automação residencial, etc.
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AgendaEletrônica
Tensão, Corrente, Resistência e Potência
Lei de Ohm
Componentes e Simbologias
Sinais Eletrônicos (Analógico/Digital)
Simulando Circuitos com Proteus
Demostração e Exercícios
ArduínoIntrodução
Hardware
Tipos
Shields
Simuladores
Demostração e Exercícios
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Breve Histórico✔1750 – Benjamim Franklin – definiu o conceito de corrente elétrica.
✔1880 – Thomas Édison – descobriu o principio da lampada elétrica.
✔1897 – Joseph Thonson – descobriu o elétron.
✔1902 J. A. Fleming – criou a válvula elétrica.
✔1946 – Universidade da Pensilvânia(EUA) – desenvolveu o primeiro
computador a válvula (ENIAC).
✔1947 – Willian Sockley – inventa o transistor.
✔1958 – Criado o circuito Integrado (CI).
Samir Marques Teixeira 19/09/14Oficina Arduíno
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EletrônicaIntrodução
É o conjunto de tecnologias que permite o controle sobre duas grandezas
físicas
✔Tensão Elétrica;
✔Corrente Elétrica;
Todos os circuitos eletrônicos que conhecemos, seja uma televisão ou um
satélite espacial, atuam apenas sobre estas duas grandezas físicas.
Fonte: http://www.eletronpi.com.br/
Samir Marques Teixeira 19/09/14Oficina Arduíno
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EletrônicaSímbolos para Representar as Unidades de Medidas
✔U = Volt (tensão)
✔W = Watt (potência)
✔A = Ampére (corrente)
✔C = Coulomb (medida da carga elétrica)
✔Ω = Ohm (resistência)
✔Hz = Hertz (frequência)
✔F = Farad (capacitância)
✔H = Henry (indutância)
✔s = Segundo (medida de tempo em segundos)
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EletrônicaPrefixos para representar as unidades conforme SI
Pico (p): 10-12
Nano (n): 10-9
Micro (μ): 10-6
Mili (m): 10-3
Quilo (k): 103
Mega (M): 106
Giga (G): 109
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EletrônicaTensão
É a força responsável por impulsionar os elétrons em um condutor.
A tensão é medida em volts
✔Simbolo (U)
✔Unidade de Medida (V)
✔Exemplos
✔Bateria 9 volts
✔Tomada de 110 ou 220 voltsSamir Marques Teixeira 19/09/14Oficina Arduíno
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EletrônicaTensão de Corrente Contínua DC
A corrente contínua tem a característica de ser constante no tempo, com
o seu valor bem definido e circulando sempre pelo mesmo sentido em um
condutor elétrico, mantendo a polaridade constante.
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Eletrônica
Tensão de Corrente Contínua DC
Exemplo
✔Bateria 9 volts
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EletrônicaTensão de Corrente Alternada AC
A corrente alternada possui a característica de ser variante no tempo,
alternando o sentido pelo qual atravessa um condutor.
Pelo fato de ser alternada, possui algumas características como
frequência, amplitude e fase.
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Eletrônica
Tensão de Corrente Alternada AC
✔Exemplos
✔Batedeira
✔Geladeira
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Eletrônica
Samir Marques Teixeira 19/09/14
Corrente
Os elétrons livres se movimentam de um átomo a outro através de um
meio condutor, ou seja, é um fluxo de elétrons que circula em um
condutor
✔A Corrente é medida em Amperes
✔Simbolo (I)
✔Unidade de Medida (A)
✔Para os elétrons se moverem de uma átomo a outro é necessário haver
uma TENSÂO.Oficina Arduíno
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Eletrônica
Samir Marques Teixeira 19/09/14
Corrente
Quando conectamos um fio condutor a uma bateria (gerador), os elétrons
livres iniciam um movimento através do condutor, indo do polo de menor
potencial (-) para o de maior potencial (+).
Oficina Arduíno
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Eletrônica
Samir Marques Teixeira 19/09/14Oficina Arduíno
Resistência
É a propriedade física que todos os materiais tendem a opor-se ao fluxo
de Corrente. Assim com a finalidade de se medir essa “oposição” definiu-
se essa grandeza com Resistência.
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Eletrônica
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Resistência
Os resistores são elementos de circuito que consomem energia elétrica,
convertendo-a integralmente em energia térmica. A conversão de energia
elétrica em energia térmica é chamada de Efeito Joule.
Os resistores podem ser encontrados em vários objetos, como por
exemplo, no chuveiro, na lâmpada, etc.
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Eletrônica
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Resistência
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Eletrônica
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Potência
A existência de diferença de potencial (tensão), corrente e resistência
em um circuito elétrico leva a geração de potência elétrica.
A potência está relacionada com a energia da seguinte forma:
Energia é a capacidade de realizar trabalho, e a potência é a velocidade
com que essa energia é utilizada.
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Eletrônica
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Potência
A Potência é medida em Watts
✔Simbolo (P)
✔Unidade de Medida (W).
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Eletrônica
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Lei de Ohm
A tensão (V) é igual ao produto da corrente (i) pela resistência (R).
U = R * i
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Eletrônica
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Lei de Ohm
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Exercícios
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de Software Livre. Eletrônica
Exercícios
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de Software Livre. Eletrônica
Exercícios
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de Software Livre. Lei de Ohm
Exercícios
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EletrônicaComponentes Eletrônicos
Os componentes eletrônicos são a estrutura de um circuito eletrônico, isto
é, são os componentes que fazem parte de qualquer circuito elétrico ou
eletrônico (desde os mais simples aos mais complexos) e que estão
interligados entre si.
Pode também ser definido como componente eletrônico todo dispositivo
elétrico que transmite a corrente elétrica através ou de
um condutor ou semicondutor.
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EletrônicaComponentes Eletrônicos - Resistor
É um dispositivo elétrico, cuja principal característica é oferecer certa
resistência na passagem da corrente elétrica, seja para aproveitar o calor
gerado por essa resistência (conhecido como efeito Joule) ou para reduzir
a corrente elétrica em algum ponto do circuito.
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Eletrônica
Resistor
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EletrônicaComponentes Eletrônicos - Capacitor
O capacitor é um componente que tem como característica o
armazenamento de carga elétrica. Seu funcionamento é armazenar as
cargas positivas e negativas e seu principal efeito é a capacitância, a
unidade de medida é o farad.
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EletrônicaComponentes Eletrônicos - Diodo
Diodo é um componente elétrico que tem por função permitir a passagem
de corrente somente numa direção, impedindo no sentido contrário. Isso
é possível por meio das características dos semicondutores como o silício
e o germânio.
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EletrônicaComponentes Eletrônicos - Led
É uma acrônimo para Diodo Emissor de Luz. Portanto os Leds também
são diodos. O catodo dos Leds sempre vem marcado com uma pequena
parte plana ao longo da circunferência do encapsulamento, ou pelo
terminal mais curto. O Led normalmente deve ser usados com um resistor
em série.
Samir Marques Teixeira 19/09/14Oficina Arduíno
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EletrônicaComponentes Eletrônicos - Transistor
O Transistor possui três terminais, também conhecidos ou chamados de
“perninhas”. Onde um dos terminais recebe a tensão elétrica e o outro
envia o sinal amplificado. O terminal do meio é o responsável pelo
controle desse processo, pois a corrente elétrica entra e sai pelos outros
dois terminais, somente quando é aplicado tensão elétrica ao terminal do
meio.
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EletrônicaComponentes Eletrônicos - Transistor
O Transistor é basicamente constituído de três camadas de matériais
semicondutores, formando as junções NPN ou PNP. Essas junções
recebem um encapsulamento adequado, conforme o tipo de aplicação e a
ligação de três terminais para as conexões externas.
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EletrônicaComponentes Eletrônicos - Circuito Integrado
Um CI, ou chip de silício, é a combinação de diversos componentes no
mesmo substrato e podem ser analógicos(lineares) ou digitais. Os Cis
possuem uma marca no encapsulamento onde indica o “pino 1”. Esta
marca pode ser um pequeno ponto, um chanfro ou sulco no
encapsulamento.
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Eletrônica
Simbologia
Na eletrônica alguns símbolos são utilizados para representar unidades
de medidas, conforme o Sistema Internacional.
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Eletrônica
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Simbologia
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Sinais Eletrônicos
Sinais Eletrônicos
São a representação de um fenômeno físico, as entradas e saídas de um
sistemas eletrônico serão sinais variáveis.
Em eletrônica se trabalha com variáveis que assumem a forma de tensão
ou corrente.
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Eletrônica
Sinais Eletrônicos - Entradas
Sensores eletrônicos ou mecânicos que medem os sinais do mundo físico
e convertem em sinais de corrente ou tensão.
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Eletrônica
Sinais Eletrônicos - Entradas
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Eletrônica
Sinais Eletrônicos - Saídas
Atuadores que convertem os sinais de correntes ou tensão em sinais
úteis fisicamente.
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Eletrônica
Sinais Eletrônicos - Variável analógica
São aqueles que podem tomar um número infinito de valores entre os
limites. A maioria dos fenômenos da vida são sinais desse tipo.
➔Som.
➔Luz.
➔Voz.
➔Video.
➔Etc.
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EletrônicaSinais Eletrônicos - Variável digital
Também chamada de variável discreta, com dois estados distintos, que,
portanto são binários(“0” para “FALSO” e “1” para “VERDADEIRO”).
Sendo estas variáveis mais fáceis de se trabalhar.
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Eletrônica
Simulação de Circuitos - Proteus
ISIS
Tem a função de criar esquemas elétricos além de também permitir com
que façamos simulações destes esquemas neste próprio ambiente.
ARES
Permite que possamos criar layouts de circuitos impressos.
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Eletrônica
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Proteus
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Eletrônica
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Proteus
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Eletrônica
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Proteus
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Eletrônica
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Proteus
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Eletrônica
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Componentes:
Cell;
Button;
Led;
Proteus
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Eletrônica
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Editar as
propriedades:
2 clique em
cima do
componente
Proteus
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Simulação de Circuitos
Samir Marques Teixeira 19/09/14Oficina Arduíno
Componentes:
Resistor:
220r
27k
Capacitor:
100uF
Transistor:
BC548
Led:
Vermelho
Bateria:
9v
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Simulação de Circuitos
Samir Marques Teixeira 19/09/14Oficina Arduíno
Componentes:
Resistores:
1k, 27k, 47k
Capacitores:
100uF, 100nF
Transistores:
BC547, BC557
Bateria:
9v
Button
Speaker
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Arduíno
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ArduínoIntrodução
✔É uma plataforma de software e hardware livre, utilizada para
prototipação de circuitos eletrônicos.
✔Desenvolvida em 2005 na Itália com o objetivo de criar uma plataforma
para desenvolvimento de projetos educativos.
✔É uma placa baseado no uso do microcontrolador ATMEL, sendo bem
robusto, imunes ao ruido e as interferências que se apresentem no
ambiente.
✔Sua programação é baseada em C com algumas extensões em C++.Samir Marques Teixeira 19/09/14Oficina Arduíno
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ArduínoIntrodução
É um pequeno computador que você pode programar para processar
entradas e saídas entre o dispositivo e os componentes externos
conectados a ele.
O Arduíno pode ser utilizado para desenvolver objetos interativos
independentes, ou pode ser conectado a um computador, a uma rede, ou
até mesmo a Internet para recuperar e enviar dados e atuar sobre eles.
Em outras palavras, ele pode enviar um conjunto de dados recebidos de
alguns sensores para um site.
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Arduíno
Introdução
O Arduíno pode ser conectado a LEDs, displays, botões, interruptores,
motores, sensores de temperatura, sensores de pressão, sensores de
distancia, receptores GPS, módulos Ethernet ou qualquer outro
dispositivo que emita dados ou possa ser controlado.
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Arduíno
Hardware
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ArduínoHardware
Arduíno UNO
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Arduíno
Hardware – Fonte de Alimentação
Responsável pela alimentação externa, que pode ter uma tensão entre
7 a 35 Volts com uma corrente de 300mA.
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ArduínoHardware – CPU
A CPU da placa Arduíno é um micro controlador com memória RAM,
memória ROM, unidade de processamento e os dispositivos de entrada e
saída.
O micro controlador é o responsável por processar os dados de entrada,
e devolver para o mundo externo.
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ArduínoHardware – Entradas e Saídas
O Atmega 328 possui 28 pinos com as seguintes características:
✔14 pinos digitais de entradas e saídas(programáveis).
✔6 pinos de entrada analógica e/ou entrada/saída digital(programáveis).
✔5 pinos de alimentação(5v, GND, Aref).
✔1 pino de reset.
✔2 pinos para conectar o Cristal Oscilador.
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Arduíno
Hardware – PWM
A modulação por Largura de Pulso ou PWM é a modulação ou alteração
da largura do pulso de um sinal de onda quadrada que pode ser dados à
ser transmitido, um efeito de áudio ou potência fornecida ou regulada.
O Arduino contém 6 PWM's que estão destacadas com um "~" na frente
do número referente a porta digital. Com estas entradas pode-se obter
resultados analógicos por meio de sinal digital.
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ArduínoHardware – PWM
O controle digital cria ondas quadradas com pulsos de largura variável,
podendo assim dar uma tensão média à carga
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ArduínoTipos
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ArduínoShields
São outras placas que agrega diversas funcionalidades ao Arduíno.
Existem uma variedades de shields com as mais diversas funções, alguns
servem como entrada, como saída e outros como entradas e saída.
Com os shields é possível fazer o Arduíno se comunicar a uma rede
Ethernet, se comunicar com dispositivos Bluetooth, fazer comunicação
serial através da porta USB e etc.
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ArduínoShields
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ArduínoShields
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ArduínoSimuladores
São softwares ou sites que tem a capacidade de simular o funcionamento
real do Arduíno sendo possível testar a lógica do programa, visualizar as
saídas, inserir sinais, visualizar dados e etc.
✔123D.Circuits.IO (http://123d.circuits.io/)
✔Virtual BreadBoard (http://www.virtualbreadboard.com/)
✔Proteus VSM for Arduíno (www.labcenter.com/products/vsm/arduino.cfm)
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Arduíno
to be continued...
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Arduíno
Agora com vocês:
Ricardo Ogliari
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Arduíno
Referencias:
MCROBERTS, Michael. Arduíno Básico. São Paulo: Novatec Editora. 2011.
HERNANDEZ, Rubens. Oficina de Arduíno – Conceitos e implementações básicas. Disponível
em: http://www.fem.unicamp.br/~automatica/apostila_arduino.pdf Acesso em: 10/09/2014.
Programação em Arduíno – Modulo Básico. Disponível em :
http://oficinaderobotica.ufsc.br/files/2013/04/Programa%C3%A7%C3%A3o-em-Arduino-
M%C3%B3dulo-B%C3%A1sico.pdf Acesso em: 10/09/2014.
Samir Marques Teixeira 19/09/14Oficina Arduíno